核心提示：　　將超導技術應用于電力系統，無論是從裝置特性還是從系統特性上，都可以取得若干使用常規技術無法或難以實現的性能超導發電機、超導變壓器為系統提供有功、無功的快速響應容量，為電力系統的穩定性控制開辟了新的

　　將超導技術應用于電力系統，無論是從裝置特性還是從系統特性上，都可以取得若干使用常規技術無法或難以實現的性能超導發電機、超導變壓器為系統提供有功、無功的快速響應容量，為電力系統的穩定性控制開辟了新的思路用于負荷側的超導儲能裝置可以改善供電品質和提供緊急備用電源但是，超導電力的實際應用本身還有若干問題需要解決，這有待技術的進一步發展，同時，發展超導電力也需要解決若干非技術性的問題1超導電力科學技術中的關鍵課題1.1實現超導電力需解決的基本問題要在電力系統中廣泛應用超導技術必須對其經濟性、技術優越性、與現行技術的兼容性、安全可靠性等4個基本問題進行研宄對于經濟性和技術優越性，應該從2個方面來看：既要考慮超導電力裝置超導技術的經濟性，更應該注重引入超導技術后在電力系統中帶來的總體經濟效益和技術優越丨性就目前的水平來說，高溫超導線材的價格仍然較貴，技術參數也有待進一步提高，所以國際上預測超導技術在電力系統中的實際：2000-12-）6段落。本刊將繼續關注國內外超導電力技術的研究和發展，及時報道最新研究成果與動態。相信經過科研。生產運行。管理等部門廣大科技工作者的共同努力，超導技術將以其獨特的性能在未來電力系統中發揮重要作用。應用還需要5年~10年的時間名古屋大學的研究結果表明，在大城市電網中采用超導電纜技術時，雖然超導電纜本身的運行費用較高，但是，由于大容量的高密度輸電可以改善和優化大城市電網的網絡結構、潮流分布，從而可以使整個系統的網損下降，另一個是在電力系統中應用超導裝置后的系統常規保護問題1.6.1超導電力系統中的失超保護還可i能引起超導體的“失超問題J因此必須進行fciSh！統故障這將嚴重影響系統的供電可靠性甚至會bookmark1超導裝置只能運行在臨界溫度以下，所承受的磁場和所通過的電流均不得大于其臨界值，否則就會失去超導電性，即發生失超。失超的危害是巨大的首先，超導裝置送電容量大，嚴重的失超會導致電力應用夠蒺可以說才剛剛起步，中國錯院她h是涉及電電力系統中從發電電到影響系統的穩定性其次，失超后在超導裝置內產生的熱量可能燒損裝置內的超導體，也可能導致冷卻媒體體積的急劇膨脹，直至損壞整個裝置（主要低溫冷卻媒體體積變化情況為：4.2K的液氦蒸發后，體積大8倍，100K液氦氣體蒸發后，體積大530倍；77K液氮蒸發后，體積大182倍，100K液氮蒸發后，體積大250倍）第三，影響超導體臨界值的因素很多，僅從表面看就有3個臨界值，且3個臨界值相互關聯，而且還各自受到若干因素的影響，如超導體內部的交流損耗、磁通跳躍機械振動、冷卻應力等都有可能導致臨界值的下降，所以超導裝置的失超保護是一個相當復雜的問題第四，失超還會引發諸如過電壓、絕緣水平下降機械應力大等并發故障研究超導電力系統中的失超保護，應當從3個方面著手：①從超導線材開始，對失超現象進行細致的研究，這是失超保護的基礎，②對超導裝置的失超保護，包括如何減少失超后產生的熱量，盡快將超導裝置內的能量轉移；③在失超發生后保證電力系統的安全穩定運行，這是超導電力系統的特有問題，也使得超導電力中的失超保護具有與一般超導技術的失超保護不同的含義，需要我們在充分理解超導電力系統的動態特性的基礎上進行超導裝置的動態設計，如超導電力裝置的額定電流值以及保護裝置的動作電流值，在系統運行管理中，也應當盡量避免可能導致失超的運行方式1.6.2超導電力系統中的保護系統超導電力系統中的保護系統除了必須完成現行常規系統中的保護任務外，還要實現超導電力裝置的失超保護以及整個系統的失超保護。超導限流器是超導電力系統中的主要保護裝置之一，它不僅可以限制系統中的短路電流，降低對斷路器開斷容量的要求，而且可以作為其他重要超導裝置的過電流失超保護。超導限流器動作迅速、動作電流值可控引入超導限流器的系統保護可認為是故障電流水平可控的主動保護。如何協調超導限流器和常規保護系統的動作等將是超導電力系統安全保護的重要研究內容。

　　2關于發展超導電力科學技術的幾點看法我國的超導電力應用技術研究和國外先進國家的差距較大美國、日本俄羅斯、法國、德國、瑞典英國、挪威等國家均相繼研制出了各類超導電力裝置實驗樣機我國在超導物理材料特性方面的研究和國外差距不大，有的甚至還處于領先地位，在一般超導應用技術方面也有若干研究成果。但是，在超導電工研究所華中科技大學清華大學等研究機構和大學己經開始了初步的研究工作美國、日本等國家在超導電力應用技術方面投入了大量的資金。以日本為例，幾乎所有設有電氣工程學科的大學都在不同程度地從事超導電力應用技術研究其中，以九州大學大阪大學名古屋大學、橫濱國立大學以及東京大學的成果最為顯著。大型電機電纜制造公司、電力公司也投入了巨額資金，東芝日立三菱、富士等電機制造廠，昭和、住友、橫河、藤倉等電纜制造廠，東京電力公司、中部電力公司、關西電力公司和九州電力公司等主要電力公司均參與了超導電力的應用研究工作。

　　應當看到，在超導電力科學技術的研究領域仍然存在廣闊的發展空間超導電力畢竟還沒有實現真正意義上的實際應用，即使在美國、日本等工業發達國家，迄今為止的超導電力研究工作也基本停留在單機超導電力實驗裝置的試制與實驗室研究階段，還沒有將超導電力提到學科高度來綜合研究只要我們不失時機地進入到超導電力科學技術進步的潮流中去，完全有可能形成自主的知識產權來迎接超導電力的到來超導電力的實現還有待各方面的努力和支捺2.1超導電力需要國家的重點支持超導電力科學技術雖然具有良好的應用前景，但畢竟還處于早期發展過程中。在我國現階段開展超導電力研究還難以做到立竿見影，馬上形成產品，占領市場，得到巨大的經濟回報所以，超導電力的發展離不開國家重點投資。

　　美國、日本早期的超導電力研究工作也是以國家投資為主日本通產省和新能源開發機構在“陽光”計劃‘月光“計劃、”新陽光“計劃中均包含了超導電力應用研究的資金在這些計劃的支持下，相繼成立了以國家支持為中心，若干研究機構和企業共同參與的以開發研究超導發電機及其相關技術為主要目的的聯合組織（Super-GM，1988年成立）和以開發研究超導磁儲能系統及其相關技術為主要目的的國際超導研究中心（ISTEC，1991年成立），同時，對其他超導電力裝置也提供了大量的支持美國能源部很早就投資進行了超導發電機超導磁儲能的partnershipinitiative）研究計劃，表1為SPI計劃中超導電力相關的項目及投資情況（均為高溫超導），能源部（DOE）投資約占50%（資料來自因特網）2.2超導電力需要產業部門的支持從工業領域來說，超導電力既需要電力工業的熱情，也需要機械制造業的關心一種新技術，而且表1美國spi計劃主要內容及投資超導電力主要技術參數投資情況百萬美元裝置相關企業變壓器限流器電力電纜電動機磁懸浮飛輪儲能有電力部門從根本上認識到其必要性和技術經濟優越性時才會得到真正的應用和發展雖然大多數超導電力裝置與常規裝置的基本原理和結構相差不大，但是，由于超導體的特殊電磁性能，超導電力裝置的設計原則、制造工藝等仍然是制造廠商的研究課題只有制造廠掌握了成熟的超導電力裝置的生產技術，才會有真正意義上的廣泛應甩以日本為例，主要電力公司、若干電機電纜以及相關設備（如真空低溫設備）制造廠不僅積極參與了有日本通產省或新能源開發機構重點支持的Supei.-GM和ISTEC的聯合攻關研究，并且自主地進行了若干其他超導電力科學技術的研究工作。如東京電力公司和住友電工聯合進行高溫超導電力電000A，100m）的研究開發工作，雙方各投資50%，共18億日元（約合人民幣1350萬元）作者參加了日本名古屋大學主持進行的全封閉型超導一體化輸電模型的研究工作（超導變壓器6000V，250A，5m），該項目申請國家科研經費1600萬日元，中部電力公司支持2000萬日元，昭和電線電纜公司提供超導線材可以說，離開了電力行業和電工制造行業的支持，超導電力科學技術研究工作是難以開展起來的我國超導電力科學技術的發展有待于電力行業、制造廠的積極參與，共同挑戰具有前瞻性的科學研究課題，以形成自主的知識產權23超導電力需要廣泛的學科交叉超導電力首先是超導應用技術和電力系統的結合。現在的超導技術離不開低溫低溫技術不僅僅為超導提供了最基本的運行條件，還直接關系到超導設備的效率和安全可靠性，是超導技術能否實際應用于電力系統的關鍵之一。超導電力離不開超導實最重要的應用領域，二者互為依托，相互促進，是典型的跨領域跨學科的課題新型超導材料的開發以及提高超導材料應用性能的研究工作是超導電力的重要基礎之一。在電力系統中應用超導技術，特別是應用超導儲能系統時，電力電子是不可缺少的技術手段。由此可見，發展超導電力需要包括超導物理超導材料、低溫工程、電力電子、電力系統、自動控制以及機械制造等學科的廣泛交融反過來說，發展超導電力不僅可以在電力工業引發技術革命，同時可以促進若干相關學科的發展3結語在我國，由于能源資源和能源消費的分布極不均衡，高電壓長距離的西電東送不可避免，這使得系統的穩定性問題變得十分突出隨著電力消費的長，電力系統規模越來越大，斷路器的斷流容量己經很難滿足系統短路容量長的要求；過大的短路電流又對電力裝置提出了更高的電磁、電動以及熱的技術指標由于用具有電阻的銅鋁作為導電物質，網損巨大在大城市，電能消費密度不斷長，但送電通道越來越緊張，用常規技術己經難以滿足大城市高密度大容量送電的要求由于超導具有電阻為0以及其他一些優越特性，應用超導技術正是解決電力系統中上述困難的有效途徑這將是電力行業和電工行業的技術革命。我們熱切期望超導電力也成為我國電力、電工行業的一個研究熱點；期望著通過廣大科技工作者的努力，把我國的超導技術從基本理論、基礎材料直至超導電力應用推向一個全新的發展水平，使我國在21世紀的國家間技術競爭中處于有利的地位